JP3854252B2

JP3854252B2 - Reception characteristic estimation apparatus and reception characteristic estimation method

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Publication number: JP3854252B2
Application number: JP2003208874A
Authority: JP
Inventors: 哲朗今井
Original assignee: NTT Docomo Inc
Current assignee: NTT Docomo Inc
Priority date: 2003-08-26
Filing date: 2003-08-26
Publication date: 2006-12-06
Anticipated expiration: 2023-08-26
Also published as: JP2005072667A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、送信点から放射される電波の受信点における受信特性を推定する受信特性推定装置及び受信特性推定方法に関する。特に、本発明は、セルラ方式による移動通信システムにおけるサービスエリア内の電波の受信特性を推定する受信特性推定装置及び受信特性推定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、移動通信システムにおけるサービスエリア内の電波の受信特性を推定する受信特性推定方法として「レイトレーシング法（Ｒａｙ-ｔｒａｃｉｎｇｍｅｔｈｏｄ）」が知られている。
【０００３】
図１１を参照して、レイトレーシング法を用いた電波の受信特性の推定方法について説明する。かかるレイトレーシング法では、第１に、送信点から放射される電波（レイ）の周囲の構造物による反射・回折・透過を考慮して、受信点に到達可能なレイの経路をトレースする。第２に、受信点における「伝搬損失（受信電力）」や「伝搬遅延プロファイル（遅延スプレッド）」や「到来角度プロファイル」等のレイの受信特性を、トレースされたレイの経路を介して受信点に到着したレイの「電界強度」や「伝搬遅延時間（到来時間）」や「到来角度（到来方向）」より推定する。
【０００４】
ここで、従来、送信点から受信点までのレイの経路をトレースする方法として、「イメージング法（Ｉｍａｇｉｎｇｍｅｔｈｏｄ）」及び「レイランチング法（Ｒａｙ−ｌａｕｎｃｈｉｎｇｍｅｔｈｏｄ）」の種類の方法が知られている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００５】
図１２を参照して、イメージング方法によって、周囲の構造物による反射を伴うレイの経路をトレースする方法について説明する。かかるイメージング法では、例えば、図１２に示すように、反射面＃１と反射面＃２とで２回反射して送信点から受信点に到達するレイの経路をトレースする場合、第１に、反射面＃１に対する「送信点のイメージ＃１」を求め、第２に、反射面＃２に対する「送信点のイメージ＃１」のイメージである「送信点のイメージ＃２」を求める。
【０００６】
第３に、「受信点」と「送信点のイメージ＃２」とを結ぶ線分と、「反射面＃２」との交点を、反射面＃２における反射点とすると共に、当該「反射面＃２における反射点」と「送信点のイメージ＃１」とを結ぶ線分と、「反射面＃１」との交点を、反射面＃１における反射点とする。
【０００７】
第４に、「送信点」と「反射面＃１における反射点」と「反射面＃２における反射点」と「受信点」とを折れ線で結ぶ。
【０００８】
この結果、イメージング法では、送信点と受信点との間のレイの経路を厳密にトレースすることができるため、イメージング方法による受信特性の推定結果には、トレース演算に起因する推定誤差は存在しない。
【０００９】
また、図１３を参照して、レイランチング法によって、周囲の構造物による反射を伴うレイの経路をトレースする方法について説明する。図１３に示すように、かかるレイランチング法では、一定の出射角度間隔Δθ毎に、送信点からレイを出射し、当該レイの経路（軌跡）を逐次トレースすることによって、受信点に到達するレイの経路を探索する。ただし、かかる場合、送信点からのレイの出射角度が離散的であることから、レイが所望の受信点に到達する確率は極めて小さい。
【００１０】
そこで、一般的に、かかるレイランチング法では、受信点の周りに大きさΔＳの受信エリアを設けて、受信エリアΔＳに到達したレイの経路が、受信点に到達可能なレイの経路であると見なす。
【００１１】
このように、レイランチング法では、レイの出射角度間隔Δθ及び受信エリアの大きさΔＳの与え方によって、受信点に到達するレイの経路の数が変わることから、レイの出射角度間隔Δθ及び受信エリアの大きさΔＳの与え方に応じて、受信特性の推定精度も変化する。
【００１２】
例えば、レイの出射角度間隔Δθに対して、受信エリアΔＳが小さすぎると、本来、受信点に到達すべきレイの経路が、受信点に到達しないレイの経路ということになり、受信特性の推定精度が劣化する。逆に、レイの出射角度間隔Δθに対して、受信エリアΔＳが大きすぎても、本来、受信点に到達しないレイの経路も、受信点に到達するレイの経路となってしまうことになり、受信特性の推定精度は劣化する。
【００１３】
したがって、かかるレイランチング法では、精度良い受信特性の推定を実現するためには、レイの出射角度間隔Δθ及び受信エリアΔＳの関係の最適化が必要となる。
【００１４】
また、このために、かかるレイランチング法では、一般的に、送信点と受信点との間に可逆性は成り立たない。なお、演算処理量は、送信点から出射されるレイの数にほぼ比例する。
【００１５】
以上が、イメージング法とレイランチング法における反射を伴うレイの経路についてのトレース演算の方法である。なお、回折および透過を伴うレイの経路に対しても同様の手順によりトレース演算を行うことが可能である。
【００１６】
【非特許文献１】
細谷良雄（監修）、「電波伝搬ハンドブック」、リアライズ社、１９９９年
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のイメージング法では、送信点と受信点との間のレイの経路について、厳密にトレース演算を行うことが可能であるが、考慮する構造物の面とエッジの数及び反射・回折・透過の最大回数を増やすと演算処理量が激増するという問題点があった。
【００１８】
具体的には、従来のイメージング法では、送信点と受信点との間で反射を伴う全てのレイの経路をトレースするためには、考慮する構造物の面についての全ての組み合わせの中から、受信点に到着可能なレイの経路を探索する必要があり、考慮する構造物の面の数及び最大反射回数を、それぞれ「Ｍ_r」と「Ｎ_r」とすると、演算処理量は、「Ｍ_r ^Ｎ ^r」に比例して激増する。
【００１９】
また、従来のレイランチング法では、送信点から出射されるレイの出射角度間隔Δθを変えることによって、演算処理量を容易に制御することが可能であるが、精度良い受信特性の推定を実現するためには、レイの出射角度間隔Δθ及び受信エリアΔSの関係の最適化を必要とする。
【００２０】
そこで、本発明は、以上の点に鑑みてなされたもので、イメージング法を用いた受信特性の推定において、高い推定精度を保ちつつ、演算処理量を大幅に削減することが可能な受信特性推定装置及び受信特性推定方法を提供することを目的とする。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の特徴は、送信点から放射される電波の受信点における受信特性を推定する受信特性推定装置であって、前記送信点からの見通し内に存在する構造物である送信点側見通し構造物を探索する送信点側見通し構造物探索部と、前記受信点からの見通し内に存在する構造物である受信点側見通し構造物を探索する受信点側見通し構造物探索部と、前記送信点側見通し構造物及び前記受信点側見通し構造物のみを考慮した場合の前記送信点から前記受信点に至る前記電波の経路をトレースするトレース演算部と、前記トレースにより得られた前記電波の経路を介して前記受信点に到着する前記電波についての前記受信特性を示す評価値を算出する受信特性評価値算出部とを具備することを要旨とする。
【００２２】
かかる発明によれば、送信点側見通し構造物及び受信点側見通し構造物のみを考慮して、送信点から受信点に至る電波（レイ）の経路をトレースするため、大幅な演算処理の高速化を図ることができる。
【００２３】
本発明の第１の特徴において、前記トレース演算部は、所定のしきい値に基づいて、前記トレースに用いる前記送信点側見通し構造物及び前記受信点側見通し構造物を制限するように構成されていてもよい。
【００２４】
かかる発明によれば、トレースに用いる送信点側見通し構造物及び受信点側見通し構造物を、予め設定した所定のしきい値（例えば、高さしきい値や遅延時間しきい値等）によって更に制限するため、更に演算処理の高速化を図ることができる。
【００２５】
また、本発明の第１の特徴において、前記トレース演算部は、前記送信点側見通し構造物及び前記受信点側見通し構造物をそれぞれ面とエッジに分割して、所定数以下の面及びエッジからなる組み合わせを求め、前記組み合わせのみを考慮して前記電波の経路をトレースし、トレースされた前記電波の経路上に前記電波の進行を妨げる構造物が存在する場合、該構造物の上部において前記電波が回折するものとして、再度、前記電波の経路をトレースするように構成されていてもよい。
【００２６】
かかる発明によれば、送信点側見通し構造物及び受信点側見通し構造物のみを考慮してトレースされた電波の経路上に前記電波の進行を妨げる構造物が存在する場合、電波が当該構造物の上部を回折により通過するものとして再度電波の経路をトレースするため、最終的に得られる電波の受信特性は、極めて現実的なものとなる。
【００２７】
また、本発明の第１の特徴において、前記受信特性の推定対象地域を分割した複数のメッシュごとに、該メッシュ内に存在する最も高い構造物の高さを示すメッシュ高をメッシュ情報として管理するメッシュ情報管理部を具備し、前記送信点側見通し構造物探索部及び前記受信点側見通し構造物探索部は、前記メッシュ情報を用いて、それぞれ、前記送信点側見通し構造物及び前記受信点側見通し構造物を探索するように構成されていてもよい。
【００２８】
また、本発明の第１の特徴において、前記メッシュを複数集めたブロックごとに、該ブロック内で最も高いメッシュ高を示すブロック高をブロック情報として管理するブロック情報管理部を具備し、前記送信点側見通し構造物探索部及び前記受信点側見通し構造物探索部は、前記ブロック情報を用いて、それぞれ、前記送信点側見通し構造物及び前記受信点側見通し構造物を探索するように構成されていてもよい。
【００２９】
かかる発明によれば、メッシュ情報及びブロック情報を予めデータベース化しておき、かかるデータベースを用いて送信点側見通し構造物探索部及び受信点側見通し構造物を探索するため、演算処理の高速化を図ることができる。
【００３０】
また、本発明の第１の特徴において、前記メッシュ情報管理部は、前記受信点の高さを前記メッシュ高に加えた高さを基準にして、各メッシュからの見通し内に存在する構造物を探索して前記メッシュ情報に追加し、前記受信点側見通し構造物探索部は、前記メッシュ情報として管理されている前記メッシュからの見通し内に存在する構造物を、前記受信点側見通し構造物とするように構成されていてもよい。
【００３１】
本発明の第２の特徴は、送信点から放射される電波の受信点における受信特性を推定する受信特性推定方法であって、前記送信点からの見通し内の構造物である送信点側見通し構造物を探索する工程と、前記受信点からの見通し内の構造物である受信点側見通し構造物を探索する工程と、前記送信点側見通し構造物及び受信点側見通し構造物のみを考慮した場合の前記送信点から前記受信点に至る前記電波の経路についてのトレース演算を行う工程と、前記トレースにより得られた前記電波の経路を介して前記受信点に到着した前記電波についての前記受信特性を示す評価値を算出する工程とを有することを要旨とする。
【００３２】
【発明の実施の形態】
（本発明の一実施形態に係る受信特性推定装置の構成）
本発明の一実施形態に係る受信特性推定装置１０の構成について、図１乃至図５を参照しながら説明する。なお、本実施形態では、基地局ＢＳが「送信点」に対応し、移動局ＭＳが「受信点」に対応するものとする。また、「構造物」として、建物を想定するものとする。さらに、本実施形態では、基地局のアンテナ装置が周辺の建物より高い位置に設置され、主なサービスエリアが屋外となるマクロセル環境において、下り方向の電波の受信特性を推定するケースを想定するものとする。
【００３３】
図１は、受信特性推定装置１０によって行われるレイトレーシングの概念を示す図である。
【００３４】
第１に、受信特性推定装置１０は、基地局ＢＳ（送信点）からの見通し内の構造物である送信点側見通し構造物を探索する範囲Ｒ_Ｂと、移動局ＭＳ（受信点）からの見通し内の構造物である受信点側見通し構造物を探索する範囲Ｒ_Ｍを設定し、それぞれの探索範囲Ｒ_Ｂ及びＲ_Ｍ内から、送信点側見通し構造物及び受信点側見通し構造物を探索する。ここで、探索範囲Ｒ_Ｂ及びＲ_Ｍは、任意の方法で設定可能であり、地域ごとに半径○ｍの円として設定されてもよいし、隣接する地域間で探索範囲Ｒ_Ｂ及びＲ_Ｍが重なり合うように設定されてもよい。
【００３５】
第２に、受信特性推定装置１０は、イメージング法によって、送信点側見通し構造物及び受信点側見通し構造物における反射や回折を伴い、基地局ＢＳから移動局ＭＳまで到達するレイの経路をトレースする。
【００３６】
このように、レイの経路についてのトレース演算において考慮する構造物が、「基地局又は移動局からの見通し内に存在する」という条件の下で制限されることにより、処理演算の高速化を図ることができる。
【００３７】
受信特性推定装置１０は、基地局ＢＳ（送信点）から放射されるレイ（電波）の移動局ＭＳ（受信点）における受信特性を推定するものである。具体的には、図２に示すように、受信特性推定装置１０は、設定部１１と、データベース管理部１２と、送信点側構造物探索部１３と、受信点側構造物探索部１４と、演算対象構造物抽出部１５と、レイトレース演算部１６と、受信特性評価値算出部１７とを具備している。
【００３８】
設定部１１は、受信特性を推定すべき推定対象地域や、算出すべき受信特性を示す評価値や、各種データベースへのエントリ等の各種情報を設定するためのものである。
【００３９】
データベース管理部１２は、メッシュ情報データベース１２ａと、ブロック情報データベース１２ｂと、送信点側見通し構造物データベース１２ｃと、受信点側見通し構造物データベース１２ｄと、地形・構造物データベース１２ｅとを具備している。
【００４０】
本実施形態では、図３に示すように、基地局ＢＳからの見通し内に存在する構造物である「送信点側見通し構造物」及び移動局ＭＳからの見通し内に存在する構造物である「受信点側見通し構造物」を効率よく探索するために、設定部１１を介して設定された受信特性の推定対象地域が、複数のメッシュ及びブロックに分割して管理されている。図３の例では、各メッシュのサイズは、１０ｍ×１０ｍであり、各ブロックのサイズは、１００ｍ×１００ｍである。なお、複数のメッシュが集められることによってブロックが形成されるものとする。
【００４１】
メッシュ情報データベース１２ａは、各メッシュに係るメッシュ情報を管理するデータベースである。具体的に、メッシュ情報は、図４に示すように、メッシュごとに、「メッシュＩＤ」と、「ブロックＩＤ」と、「メッシュ属性」と、「メッシュ高」と、「地表高」と、「ＭＡＸ構造物情報」と、「サブ構造物情報」と、「同属メッシュＩＤ」と、「見通し構造物ＩＤ」とを関連付けて記憶する。
【００４２】
「メッシュＩＤ」は、当該メッシュを一意に特定するための情報であり、当該メッシュの位置情報であってもよい。「ブロックＩＤ」は、当該メッシュが属するブロックを一意に特定するためのブロック情報である。
【００４３】
「メッシュ属性」は、当該メッシュ内の構造物の有無を示す情報である。具体的には、「メッシュ属性」には、「構造物無し」、「メッシュの中心以外に構造物有り」又は「中心点に構造物有り」のいずれかの値が設定される。
【００４４】
「メッシュ高」は、当該メッシュ内に存在する最も高い構造物の高さを示す情報である。具体的には、「メッシュ高」には、上述のメッシュ内に存在する最も高い構造物の高さに、後述の「地表高」の値を加えた値が設定される。「地表高」は、当該メッシュの地表高を示す情報である。
【００４５】
「ＭＡＸ構造物情報」は、当該メッシュ内に存在する最も高い構造物のＩＤ及び高さを示す情報である。「サブ構造物情報」は、当該メッシュ内に存在する最も高い構造物以外の構造物の識別情報及び高さを示す情報である。メッシュ情報として、複数の「サブ構造物情報」が設定されていてもよい。
【００４６】
「同属メッシュＩＤ」は、「ＭＡＸ構造物情報」に設定されている構造物のＩＤを同じくするメッシュを一意に特定するための情報である。
【００４７】
「見通し構造物ＩＤ」は、当該メッシュからの見通し内に存在する構造物を一意に特定するための情報である。具体的には、「見通し構造物ＩＤ」には、想定する移動局ＭＳのアンテナの高さ（受信点の高さ）を「メッシュ高」の値に加えた高さを基準にして探索された当該メッシュの中心点からの見通し内に存在する構造物のＩＤが設定される。
【００４８】
ブロック情報データベース１２ｂは、各ブロックに係るブロック情報を管理するデータベースである。具体的に、ブロック情報は、図５に示すように、「ブロックＩＤ」と、「ブロック高」と、「構造物ＩＤ」と、「その他属性情報」とを関連付けて記憶する。
【００４９】
「ブロックＩＤ」は、当該ブロックを一意に特定するための情報であり、当該ブロックの位置情報であってもよい。「ブロック高」は、当該ブロック内で最も高いメッシュ高によって定義されている。
【００５０】
「構造物ＩＤ」は、当該ブロック内に存在する構造物を一意に特定するための情報である。「構造物ＩＤ」は、メッシュ情報として管理されている「ＭＡＸ構造物情報」や「サブ構造物情報」を参照して設定される。なお、ブロック情報として、複数の「構造物ＩＤ」が設定されていてもよい。
【００５１】
「その他属性情報」は、当該ブロック内の土地利用データ等の情報が設定されている。
【００５２】
送信点側見通し構造物データベース１２ｃは、送信点側見通し構造物探索部１３によって探索された送信点側見通し構造物を管理するデータベースである。受信点側見通し構造物データベース１２ｄは、受信点側見通し構造物探索部１４によって探索された受信点側見通し構造物を管理するデータベースである。地形・構造物データベース１２ｅは、受信特性を推定可能なエリアの地形や構造物に関する情報を管理するデータベースである。
【００５３】
上述のメッシュ情報及びブロック情報を用いて、送信点側構造物探索部１３は、送信点側見通し構造物を探索し、受信点側構造物探索部１４は、受信点側見通し構造物を探索するように構成されている。
【００５４】
また、受信点側見通し構造物探索部１４は、メッシュ情報として管理されている「見通し構造物」に係る構造物を、受信点側見通し構造物とするように構成されていてもよい。
【００５５】
具体的な送信点側見通し構造物及び受信点側見通し構造物の探索方法については、後述する。
【００５６】
演算対象構造物抽出部１５は、送信点側構造物探索部１３及び受信点側構造物探索部１４によって探索された送信点側見通し構造物及び受信点側見通し構造物の中から、受信特性を推定するレイの経路をトレースする際に考慮する送信点側見通し構造物及び受信点側見通し構造物を抽出するものである。
【００５７】
また、演算対象構造物抽出部１５は、高さしきい値や遅延時間しきい値等の所定のしきい値によって、上述のトレース演算に用いる送信点側見通し構造物及び受信点側見通し構造物を制限するように構成されていてもよい。
【００５８】
レイトレース演算部１６は、演算対象構造物抽出部１５により抽出された送信点側見通し構造物及び受信点側見通し構造物のみを考慮した場合の基地局ＢＳから移動局ＭＳに至るレイの経路をトレースするものである。
【００５９】
また、レイトレース演算部１６は、演算対象構造物抽出部１５により抽出された送信点側見通し構造物及び受信点側見通し構造物をそれぞれ面とエッジに分割して、所定数以下の面及びエッジからなる組み合わせを求め、求められた組み合わせのみを考慮してレイの経路をトレースし、トレースされた当該レイの経路上に当該レイの進行を妨げる構造物が存在する場合、当該構造物の上部において当該レイが回折するものとして、再度、当該レイの経路をトレースするように構成されていてもよい。
【００６０】
受信特性評価値算出部１７は、レイトレース演算部１６によるトレースにより得られたレイの経路を介して移動局ＭＳに到着したレイについての受信特性を示す評価値を算出するものである。ここで、受信特性を示す評価値には、伝搬損失（受信電力）や伝搬遅延プロファイル（遅延スプレッド）や到来方向プロファイル（角度スプレッド）等が含まれる。
【００６１】
（本実施形態に係る受信特性推定装置の動作）
本実施形態に係る受信特性推定装置１０が、移動局ＭＳにおけるレイの受信特性を推定する動作を、図６を参照にして説明する。
【００６２】
図６に示すように、ステップ１００１において、受信特性推定装置１０の設定部１１を介して、移動局ＭＳにおけるレイの受信特性を推定すべき推定対象地域が指定される。
【００６３】
データベース管理部１２は、ステップ１００２において、上述の推定対象地域を全て複数のメッシュに分割し、ステップ１００３において、地形・構造物データベース１２ｅを参照して、各メッシュに係るメッシュ情報を生成（取得）してメッシュ情報データベース１２ａに記憶する。
【００６４】
データベース管理部１２は、ステップ１００４において、隣接する複数のメッシュをまとめてブロック化し、ステップ１００５において、メッシュ情報データベース１２ａを参照して、各ブロックに係るブロック情報を生成（取得）してブロック情報データベース１２ｂに記憶する。
【００６５】
ステップ１００６において、データベース管理部１２は、想定される移動局ＭＳのアンテナ高を設定し、当該アンテナ高にメッシュ高を加えた高さを基準として、当該メッシュの中心点からの見通し内に存在する構造物を、全てのメッシュから探索して、探索された構造物のＩＤをメッシュ情報データベース１２ａに追加する。
【００６６】
ステップ１００１乃至ステップ１００６が、移動局ＭＳにおけるレイの受信特性を推定するための前処理である。
【００６７】
ステップ１００７において、受信特性推定装置１０の設定部１１を介して指定された推定対象となる基地局ＢＳが指定（配置）され、ステップ１００８において、送信点側見通し構造物探索部１３が、メッシュ情報データベース１２ａ及びブロック情報データベース１２ｂを参照して、送信点側見通し構造物を探索する。以下、図７及び図８を参照して、具体的な送信点側見通し構造物の探索方法について説明する。
【００６８】
図７に示すように、ステップ２００１において、送信点側見通し構造物探索部１３は、推定対象となる基地局ＢＳを中心とする探索範囲Ｒ_Ｂ内の全てのブロックを抽出する（図８（ａ）参照）。
【００６９】
ステップ２００２において、送信点側見通し構造物探索部１３は、基地局ＢＳからの見込み角に基づいて、抽出した全てのブロックをソートする。
【００７０】
ステップ２００３において、送信点側見通し構造物探索部１３は、全てのブロックのブロック高がダミーレベルと同じであるか否かについて判定する。全てのブロックのブロック高がダミーレベルと同じであると判定された場合、本動作は終了し、それ以外の場合、本動作はステップ２００４に進む。なお、ダミーレベルの初期値は「０」であるものとする。
【００７１】
ステップ２００４において、送信点側見通し構造物探索部１３は、基地局ＢＳからの見込み角が最大となるブロックＢ_ｍａｘを抽出する。図８（ｂ）の例では、ブロックＢ１２が抽出される。
【００７２】
ステップ２００５において、送信点側見通し構造物探索部１３は、ブロックＢ_ｍａｘ内で、基地局ＢＳからの見込み角が最大のメッシュＭ_ｍａｘを抽出する。
【００７３】
ステップ２００６において、送信点側見通し構造物探索部１３は、メッシュ情報データベース１２ａを参照して、メッシュＭ_ｍａｘ内に構造物が存在するか否かを判定する。
【００７４】
メッシュＭ_ｍａｘ内に構造物が存在すると判定された場合、ステップ２００７において、送信点側見通し構造物探索部１３は、当該構造物を「送信点側見通し構造物」として送信点側見通し構造物データベース１２ｃに登録する。
【００７５】
ステップ２００８において、送信点側見通し構造物探索部１３は、探索範囲Ｒ_Ｂ内で、ブロックＢ_ＭＡＸより遠方に存在し、当該送信点側見通し構造物によって見通し外になるブロック（図８（ｂ）の例では、ブロックＢ１３、Ｂ１４、Ｂ１５）のブロック高をダミーレベル（すなわち、０）に変更する。
【００７６】
ステップ２００９において、送信点側見通し構造物探索部１３は、ブロック高がダミーレベルにされなかったブロック内において、当該送信点側見通し構造物によって見通し外になるメッシュのメッシュ高をダミーレベルに変更する。ここで、かかるメッシュのメッシュ高の変更によって、必要であれば、ブロック高がダミーレベルにされなかったブロック野ブロック高を変更する。
【００７７】
ステップ２０１０において、送信点側見通し構造物探索部１３は、当該送信点側見通し構造物を構築するメッシュのメッシュ高をダミーレベルに変更する。
【００７８】
その後、本動作は、ステップ２００２に戻る。なお、図８（ｂ）の例では、次のステップ２００２乃至ステップ２０１０の動作によって、ブロックＢ１１が、「送信点側見通し構造物」として送信点側見通し構造物データベース１２ｃに登録される。
【００７９】
一方、ステップ２００６でメッシュＭ_ｍａｘ内に構造物が存在しないと判定された場合、ステップ２０１１において、送信点側見通し構造物探索部１３は、ブロックＢ_ｍａｘ内で、メッシュＭ_ｍａｘと同一のメッシュ高を有するメッシュで構成されるメッシュ群ｍｇを構築する。
【００８０】
ステップ２０１２において、送信点側見通し構造物探索部１３は、探索範囲Ｒ_Ｂ内で、ブロックＢ_ＭＡＸより遠方に存在し、当該メッシュ群ｍｇによって見通し外になるブロックのブロック高をダミーレベルに変更する。
【００８１】
ステップ２０１３において、送信点側見通し構造物探索部１３は、ブロック高がダミーレベルにされなかったブロック内において、当該メッシュ群ｍｇによって見通し外になるメッシュのメッシュ高をダミーレベルに変更する。ここで、かかるメッシュのメッシュ高の変更によって、必要であれば、ブロック高がダミーレベルにされなかったブロック野ブロック高を変更する。
【００８２】
ステップ２０１４において、送信点側見通し構造物探索部１３は、当該メッシュ群ｍｇを構築するメッシュのメッシュ高をダミーレベルに変更する。
【００８３】
図６に戻り、ステップ１００９において、受信特性推定装置１０の設定部１１を介して指定された推定対象となる移動局ＭＳが指定（配置）され、ステップ１０１０において、受信点側見通し構造物探索部１４が、メッシュ情報データベース１２ａから、当該移動局ＭＳが配置されたメッシュに係るメッシュ情報の「見通し構造物ＩＤ」に係る構造物を「受信点側見通し構造物」として抽出して受信点側見通し構造物データベース１２ｄに登録する。
【００８４】
演算対象構造物抽出部１５が、ステップ１０１１において、送信点側見通し構造物データベース１２ｃ及び受信点側見通し構造物データベース１２ｄから、送信点側見通し構造物及び受信点側見通し構造物を抽出し、ステップ１０１２において、予め設定してあるしきい値（高さしきい値や遅延時間しきい値）を満たす送信点側見通し構造物及び受信点側見通し構造物のみを実際のトレース演算対象の構造物とする。
【００８５】
図９を参照して、「高さしきい値」及び「遅延時間しきい値」に基づいて、上述のトレース演算の際に考慮する送信点側見通し構造物及び受信点側見通し構造物を制限する方法を具体的に説明する。
【００８６】
遅延時間しきい値Δｔの設定によって、図９に示す楕円が定義される。すなわち、トレース演算の際に考慮する送信点側見通し構造物及び受信点側見通し構造物は、かかる楕円内に存在するものに制限される。
【００８７】
かかる楕円は、基地局ＢＳ及び移動局ＭＳを焦点とし、基地局ＢＳから移動局ＭＳまでのレイ（電波）の伝搬距離が「Ｌ＝Ｌ_０＋Δｔ×Ｃ」で定義されるものである。ここで、Ｌ_０は、基地局ＢＳと移動局ＭＳとの間の距離を示し、Ｃは、光速を示す。なお、トレース演算は、水平面内で行われるものとする。
【００８８】
また、演算対象構造物抽出部１５は、楕円内に存在する送信点側見通し構造物及び受信点側見通し構造物の中から、考慮すべき構造物の高さしきい値を基準にして、実際にトレース演算対象とする構造物を抽出する。例えば、演算対象構造物抽出部１５は、高さしきい値以上の構造物を、考慮すべき構造物として抽出することができる。
【００８９】
ステップ１０１３において、レイトレース演算部１６が、トレース演算の対象となった全ての送信点側見通し構造物及び受信点側見通し構造物を「面（反射を引き起こす点）」と「エッジ（回折を引き起こす点）」に分割する。また、レイトレース演算部１６は、計算条件（反射・回折の最大回数）を参照して、所定数以下の面とエッジの組み合わせを導出する。なお、所定数は、計算条件によって定義される。
【００９０】
ステップ１０１４において、レイトレース演算部１６が、上述の面とエッジの組み合わせのみを考慮して、イメージング法によってレイの経路をトレースする。
【００９１】
ステップ１０１５において、レイトレース演算部１６は、トレースされたレイの経路の存在判定を行う、すなわち、トレースされたレイの経路上にレイの進行を妨げる構造物が存在するか否かについて判定する。換言すると、レイトレース演算部１６は、トレースされたレイの経路が、所望の反射回数及び回折回数で、送信点から受信点まで達するか否かについての判定を行う。
【００９２】
肯定的結果の場合、本動作はステップ１０１７に進み、否定的結果の場合、本動作はステップ１０１６に進む。
【００９３】
ステップ１０１６において、レイトレース演算部１６は、レイの進行を妨げる構造物（以下、途中の構造物）の上部において当該レイが回折するものとして、再度、レイの経路をトレースする。換言すると、レイトレース演算部１６は、途中の構造物による透過が必要であると判定されたレイの経路に対して、簡易回折点によるレイの経路の再トレースを行う。以下、図１０を参照して、かかるレイの経路の再トレース方法について、具体的に説明する。
【００９４】
一般的に、送信点側見通し構造物及び受信点側見通し構造物に限定してトレースされるレイの経路は、途中の構造物による透過を考慮しなければ、レイの経路の存在判定において棄却される確率が極めて高い。
【００９５】
また、基地局ＢＳ及び移動局ＭＳが共に屋外に存在する場合のレイの伝搬では、一般的に、構造物の内部を透過する透過波よりも、同じ構造物の屋上で回折する回折波の方が、受信特性を示す評価値に対する寄与が大きい。
【００９６】
そこで、本実施形態では、初期トレースより得られたレイの経路が存在判定において棄却の候補と判定される場合、当該レイの経路は、途中の構造物の屋上（上部）で回折するよう再度トレースを実行する。
【００９７】
具体的には、図１０に示すように、第１に、レイトレース演算部１６は、初期トレースにより得られたレイの経路に対して、レイの経路の存在判定を行う。
【００９８】
第２に、レイトレース演算部１６は、当該存在判定結果より、途中の構造物（レイの進行を妨げる構造物）が検出された場合には、当該構造物における透過点（初期透過点）を便宜上求める。
【００９９】
第３に、レイトレース演算部１６は、当該初期透過点を当該構造物の屋上のエッジまで垂直移動させ簡易回折点とする。
【０１００】
第４に、レイトレース演算部１６は、簡易回折点を固定して、初期トレースで得られている反射点と回折点の位置を反射条件と回折条件を満たすように補正する。
【０１０１】
第５に、レイトレース演算部１６は、補正された反射点と補正された回折点と簡易回折点とを経由して、基地局ＢＳから移動局ＭＳに至るレイの経路を再トレースする。
【０１０２】
ステップ１０１７において、受信特性評価値算出部１７は、トレースされたレイの経路を介して移動局ＭＳに到着したレイについての受信特性（例えば、受信電力や遅延スプレッド等）を示す評価値を算出する。
【０１０３】
（本実施形態に係る受信特性推定装置の作用・効果）
本実施形態に係る受信特性推定装置によれば、送信点側見通し構造物及び受信点側見通し構造物のみを考慮して、基地局ＢＳから移動局ＭＳに至るレイの経路をトレースするため、大幅な演算処理の高速化を図ることができる。
【０１０４】
また、本実施形態に係る受信特性推定装置によれば、トレースに用いる送信点側見通し構造物及び受信点側見通し構造物を、予め設定した所定のしきい値（例えば、高さしきい値や遅延時間しきい値等）によって更に制限するため、更に演算処理の高速化を図ることができる。
【０１０５】
また、本実施形態に係る受信特性推定装置によれば、送信点側見通し構造物及び受信点側見通し構造物のみを考慮してトレースされたレイの経路上に、レイの進行を妨げる構造物（途中の構造物）が存在する場合、レイが当該構造物の上部（簡易回折点）を回折により通過するものとして再度レイの経路をトレースするため、最終的に得られる電波の受信特性は、極めて現実的なものとなる。
【０１０６】
また、本実施形態に係る受信特性推定装置によれば、メッシュ情報及びブロック情報を予めデータベース化しておき、かかるデータベースを用いて送信点側見通し構造物探索部及び受信点側見通し構造物を探索するため、演算処理の高速化を図ることができる。
【０１０７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、イメージング法を用いた受信特性の推定において、高い推定精度を保ちつつ、演算処理量を大幅に削減することが可能な受信特性推定装置及び受信特性推定方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る受信特性推定装置におけるレイトレーシングの概念を説明するための図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る受信特性推定装置の機能ブロック図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る受信特性推定装置で用いられるメッシュ及びブロックについて説明するための図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る受信特性推定装置のメッシュ情報データベースにより管理されるメッシュ情報の内容を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る受信特性推定装置のブロック情報データベースにより管理されるブロック情報の内容を示す図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る受信特性推定装置の動作を示すフローチャートである。
【図７】本発明の一実施形態に係る受信特性推定装置において、送信点側見通し構造物又は受信点側見通し構造物を探索する動作を示すフローチャートである。
【図８】本発明の一実施形態に係る受信特性推定装置において、送信点側見通し構造物又は受信点側見通し構造物を探索する動作を説明するための図である。
【図９】本発明の一実施形態に係る受信特性推定装置において、レイの経路のトレースに用いる送信点側見通し構造物又は受信点側見通し構造物を制限する動作を説明するための図である。
【図１０】本発明の一実施形態に係る受信特性推定装置において、レイの経路を再トレースの動作を説明するための図である。
【図１１】従来のレイトレーシング法による受信特性の推定方法を説明するための図である。
【図１２】従来のイメージング法を説明するための図である。
【図１３】従来のレイランチング法を説明するための図である。
【符号の説明】
ＢＳ…基地局
ＭＳ…移動局
１０…受信特性推定装置
１１…設定部
１２…データベース管理部
１２ａ…メッシュ情報データベース
１２ｂ…ブロック情報データベース
１２ｃ…送信点側見通し構造物データベース
１２ｄ…受信点側見通し構造物データベース
１２ｅ…地形・構造物データベース
１３…送信点側構造物探索部
１４…受信点側構造物探索部
１５…演算対象構造物抽出部
１６…レイトレース演算部
１７…受信特性評価値算出部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a reception characteristic estimation device and a reception characteristic estimation method for estimating reception characteristics at a reception point of a radio wave radiated from a transmission point. In particular, the present invention relates to a reception characteristic estimation device and a reception characteristic estimation method for estimating reception characteristics of radio waves in a service area in a cellular mobile communication system.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a “ray-tracing method” is known as a reception characteristic estimation method for estimating reception characteristics of radio waves in a service area in a mobile communication system.
[0003]
With reference to FIG. 11, a method for estimating radio wave reception characteristics using the ray tracing method will be described. In the ray tracing method, first, a ray path that can reach the reception point is traced in consideration of reflection, diffraction, and transmission by structures around the radio wave (ray) radiated from the transmission point. Second, the reception characteristics of rays such as “propagation loss (reception power)”, “propagation delay profile (delay spread)”, and “arrival angle profile” at the reception point are received via the traced ray path. Is estimated from the “field strength”, “propagation delay time (arrival time)”, and “arrival angle (arrival direction)” of the ray arriving at.
[0004]
Here, conventionally, as a method of tracing a ray path from a transmission point to a reception point, methods of the types of “imaging method” and “ray-launching method” are known. (For example, refer nonpatent literature 1).
[0005]
With reference to FIG. 12, a method of tracing a ray path accompanied by reflection by a surrounding structure by an imaging method will be described. In such an imaging method, for example, as shown in FIG. 12, when tracing a ray path that is reflected twice by the reflection surface # 1 and the reflection surface # 2 and reaches the reception point from the transmission point, first, “Transmission point image # 1” for reflection surface # 1 is obtained, and secondly, “transmission point image # 2” that is an image of “transmission point image # 1” for reflection surface # 2.
[0006]
Third, the intersection of the line segment connecting the “reception point” and the “transmission point image # 2” with the “reflection surface # 2” is set as the reflection point on the reflection surface # 2, and the “reflection surface” The intersection between the line segment connecting “reflection point in # 2” and “image # 1 of transmission point” and “reflection surface # 1” is the reflection point on reflection surface # 1.
[0007]
Fourth, “transmission point”, “reflection point on reflection surface # 1”, “reflection point on reflection surface # 2”, and “reception point” are connected by a broken line.
[0008]
As a result, in the imaging method, the ray path between the transmission point and the reception point can be traced strictly. Therefore, there is no estimation error due to the trace calculation in the estimation result of the reception characteristic by the imaging method. .
[0009]
A method of tracing a ray path accompanied by reflection by surrounding structures by the ray launching method will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 13, in such a ray launching method, a ray is emitted from a transmission point at a certain emission angle interval Δθ, and a ray (trajectory) of the ray is sequentially traced to thereby obtain a ray reaching the reception point. Search for a route. However, in such a case, since the emission angles of the rays from the transmission point are discrete, the probability that the rays will reach the desired reception point is extremely small.
[0010]
Therefore, in general, in such a ray launching method, a reception area having a size ΔS is provided around a reception point, and a ray path reaching the reception area ΔS is a ray path that can reach the reception point. Consider.
[0011]
As described above, in the ray launching method, the number of ray paths reaching the reception point varies depending on how the ray emission angle interval Δθ and the reception area size ΔS are given. The estimation accuracy of the reception characteristics also changes depending on how the area size ΔS is given.
[0012]
For example, if the reception area ΔS is too small for the ray emission angle interval Δθ, the ray path that should originally reach the reception point is the ray path that does not reach the reception point, and estimation of the reception characteristics Accuracy deteriorates. Conversely, if the reception area ΔS is too large for the ray emission angle interval Δθ, the ray path that does not originally reach the reception point also becomes the ray path that reaches the reception point. The estimation accuracy of reception characteristics deteriorates.
[0013]
Therefore, in this ray launching method, it is necessary to optimize the relationship between the ray emission angle interval Δθ and the reception area ΔS in order to accurately estimate the reception characteristics.
[0014]
For this reason, the ray launching method generally does not provide reversibility between the transmission point and the reception point. Note that the calculation processing amount is substantially proportional to the number of rays emitted from the transmission point.
[0015]
The above is the method of the trace calculation for the ray path with reflection in the imaging method and the ray launching method. Note that the trace calculation can be performed by the same procedure for the ray path accompanied by diffraction and transmission.
[0016]
[Non-Patent Document 1]
Yoshio Hosoya (supervised), "Radio Wave Propagation Handbook", Realize, 1999
[0017]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional imaging method, it is possible to accurately perform a trace operation on the ray path between the transmission point and the reception point. However, the number of surfaces and edges of the structure to be considered and the reflection / diffraction / When the maximum number of transmissions is increased, there is a problem that the amount of calculation processing increases drastically.
[0018]
Specifically, in the conventional imaging method, in order to trace the path of all rays with reflection between the transmission point and the reception point, among all combinations of the surface of the structure to be considered, It is necessary to search for a ray path that can reach the receiving point, and the number of structural surfaces to be considered and the maximum number of reflections are respectively expressed as “M”._r"And" N_r", The amount of calculation processing is" M_r ^N ^r”In proportion to
[0019]
Further, in the conventional ray launching method, it is possible to easily control the amount of calculation processing by changing the emission angle interval Δθ of rays emitted from the transmission point, but it is possible to accurately estimate the reception characteristics. Therefore, it is necessary to optimize the relationship between the ray emission angle interval Δθ and the reception area ΔS.
[0020]
Therefore, the present invention has been made in view of the above points. In the estimation of reception characteristics using an imaging method, reception characteristic estimation capable of significantly reducing the amount of calculation processing while maintaining high estimation accuracy. An object is to provide an apparatus and a reception characteristic estimation method.
[0021]
[Means for Solving the Problems]
A first feature of the present invention is a reception characteristic estimation device for estimating reception characteristics at a reception point of radio waves radiated from a transmission point, the transmission point side being a structure existing within line of sight from the transmission point A transmission point side line of sight search unit for searching a line of sight structure, a reception point side line of sight structure search unit for searching for a reception point side line of sight structure that is within the line of sight from the reception point, and A trace calculation unit that traces the path of the radio wave from the transmission point to the reception point when only the transmission point side line-of-sight structure and the reception point side line-of-sight structure are considered, and the radio wave obtained by the trace A gist of the present invention is that it includes a reception characteristic evaluation value calculation unit that calculates an evaluation value indicating the reception characteristic of the radio wave arriving at the reception point via a route.
[0022]
According to this invention, since only the transmission point side line-of-sight structure and the reception point side line-of-sight structure are considered, the radio wave (ray) path from the transmission point to the reception point is traced. Can be achieved.
[0023]
In the first aspect of the present invention, the trace calculation unit is configured to limit the transmission point side line-of-sight structure and the reception point side line-of-sight structure used for the trace based on a predetermined threshold value. It may be.
[0024]
According to this invention, the transmission point side line-of-sight structure and the reception point side line-of-sight structure used for tracing are further set according to a predetermined threshold value (for example, a height threshold value or a delay time threshold value). Because of the limitation, it is possible to further speed up the arithmetic processing.
[0025]
Further, in the first feature of the present invention, the trace calculation unit divides the transmission point side line-of-sight structure and the reception point side line-of-sight structure into a surface and an edge, respectively, from a predetermined number or less of surfaces and edges. When the radio wave path is traced in consideration of only the combination, and there is a structure that prevents the radio wave from traveling on the traced radio wave path, the radio wave is located above the structure. May be configured to trace the path of the radio wave again.
[0026]
According to this invention, when there is a structure that obstructs the progress of the radio wave on the traced radio wave path considering only the transmission point side line-of-sight structure and the reception point side line-of-sight structure, Since the radio wave path is traced again as passing through the upper part of the radio wave, the finally obtained radio wave reception characteristic becomes extremely realistic.
[0027]
Further, in the first feature of the present invention, for each of a plurality of meshes obtained by dividing the reception characteristic estimation target area, the mesh height indicating the height of the highest structure existing in the mesh is managed as mesh information. A transmission point side line-of-sight structure searching unit and the reception point side line-of-sight structure searching unit using the mesh information, respectively, and the transmission point side line-of-sight structure and the reception point side, respectively. It may be configured to search for a line-of-sight structure.
[0028]
Further, in the first feature of the present invention, a block information management unit that manages, as block information, a block height indicating the highest mesh height in the block for each block obtained by collecting a plurality of the meshes, includes the transmission point. The side line-of-sight structure searching unit and the reception point side line-of-sight structure searching unit are configured to search the transmission point side line-of-sight structure and the reception point side line-of-sight structure, respectively, using the block information. May be.
[0029]
According to this invention, the mesh information and the block information are stored in a database in advance, and the transmission point side line-of-sight structure searching unit and the reception point side line-of-sight structure are searched using such a database. be able to.
[0030]
Further, in the first feature of the present invention, the mesh information management unit is configured to select a structure existing within a line-of-sight from each mesh on the basis of a height obtained by adding the height of the reception point to the mesh height. Searching and adding to the mesh information, the receiving point side line-of-sight structure searching unit, the structure existing in the line of sight from the mesh managed as the mesh information, the reception point side line-of-sight structure and It may be configured to.
[0031]
According to a second aspect of the present invention, there is provided a reception characteristic estimation method for estimating a reception characteristic at a reception point of a radio wave radiated from a transmission point, wherein the transmission point side line-of-sight structure is a line-of-sight structure from the transmission point. When considering only the step of searching for an object, the step of searching for a receiving point side line of sight structure that is a structure within the line of sight from the receiving point, and the transmission point side line of sight structure and the receiving point side line of sight structure A step of performing a trace calculation on the path of the radio wave from the transmission point to the reception point, and the reception characteristics of the radio wave arriving at the reception point via the path of the radio wave obtained by the trace. And a step of calculating an evaluation value to be shown.
[0032]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(Configuration of reception characteristic estimation apparatus according to one embodiment of the present invention)
The configuration of the reception characteristic estimation apparatus 10 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 5. In this embodiment, it is assumed that the base station BS corresponds to a “transmission point” and the mobile station MS corresponds to a “reception point”. A “structure” is assumed to be a building. Furthermore, in this embodiment, a case is assumed in which a base station antenna device is installed at a higher position than the surrounding buildings, and the reception characteristics of radio waves in the downlink direction are estimated in a macro cell environment where the main service area is outdoors. And
[0033]
FIG. 1 is a diagram illustrating the concept of ray tracing performed by the reception characteristic estimation apparatus 10.
[0034]
First, the reception characteristic estimation device 10 searches a transmission point side line-of-sight structure R that is a line-of-sight structure from the base station BS (transmission point) R_BAnd a range R for searching for a receiving point side line-of-sight structure that is a line-of-sight structure from the mobile station MS (receiving point)._MAnd set each search range R_BAnd R_MThe transmission point side line-of-sight structure and the reception point side line-of-sight structure are searched from within. Here, the search range R_BAnd R_MCan be set by an arbitrary method, and may be set as a circle with a radius of ○ m for each region, or a search range R between adjacent regions_BAnd R_MMay be set to overlap.
[0035]
Second, the reception characteristic estimation device 10 traces the ray path from the base station BS to the mobile station MS with reflection and diffraction at the transmission point side line-of-sight structure and the reception point side line-of-sight structure by the imaging method. To do.
[0036]
As described above, the structure to be considered in the trace calculation for the ray path is limited under the condition that “there is within the line-of-sight from the base station or mobile station”, thereby speeding up the processing calculation. be able to.
[0037]
The reception characteristic estimation device 10 estimates reception characteristics at a mobile station MS (reception point) of rays (radio waves) radiated from a base station BS (transmission point). Specifically, as shown in FIG. 2, the reception characteristic estimation device 10 includes a setting unit 11, a database management unit 12, a transmission point side structure search unit 13, a reception point side structure search unit 14, A calculation target structure extraction unit 15, a ray trace calculation unit 16, and a reception characteristic evaluation value calculation unit 17 are provided.
[0038]
The setting unit 11 is for setting various information such as an estimation target area where reception characteristics should be estimated, an evaluation value indicating reception characteristics to be calculated, and entries in various databases.
[0039]
The database management unit 12 includes a mesh information database 12a, a block information database 12b, a transmission point side line-of-sight structure database 12c, a reception point side line-of-sight structure database 12d, and a terrain / structure database 12e. .
[0040]
In the present embodiment, as shown in FIG. 3, a “transmission point side line-of-sight structure” that is a structure existing within the line-of-sight from the base station BS and a structure existing within the line-of-sight from the mobile station MS In order to efficiently search the “reception point side line-of-sight structure”, the estimation target area of the reception characteristic set via the setting unit 11 is divided into a plurality of meshes and blocks and managed. In the example of FIG. 3, the size of each mesh is 10 m × 10 m, and the size of each block is 100 m × 100 m. A block is formed by collecting a plurality of meshes.
[0041]
The mesh information database 12a is a database that manages mesh information related to each mesh. Specifically, as shown in FIG. 4, the mesh information includes “mesh ID”, “block ID”, “mesh attribute”, “mesh height”, “ground height”, “ “MAX structure information”, “substructure information”, “same mesh ID”, and “line of sight ID” are stored in association with each other.
[0042]
The “mesh ID” is information for uniquely identifying the mesh, and may be position information of the mesh. “Block ID” is block information for uniquely identifying a block to which the mesh belongs.
[0043]
“Mesh attribute” is information indicating the presence / absence of a structure in the mesh. Specifically, the “mesh attribute” is set to any value of “no structure”, “there is a structure other than the center of the mesh”, or “there is a structure at the center point”.
[0044]
“Mesh height” is information indicating the height of the highest structure existing in the mesh. Specifically, “mesh height” is set to a value obtained by adding a value of “ground height” to be described later to the height of the highest structure existing in the mesh. “Surface height” is information indicating the ground height of the mesh.
[0045]
“MAX structure information” is information indicating the ID and height of the highest structure existing in the mesh. “Sub-structure information” is information indicating identification information and height of structures other than the highest structure existing in the mesh. A plurality of “substructure information” may be set as mesh information.
[0046]
The “same mesh ID” is information for uniquely specifying a mesh having the same structure ID set in the “MAX structure information”.
[0047]
The “line-of-sight structure ID” is information for uniquely identifying a structure existing within the line-of-sight from the mesh. Specifically, the “line-of-sight structure ID” was searched based on the height obtained by adding the height of the antenna (receiving point height) of the assumed mobile station MS to the value of “mesh height”. The ID of the structure existing within the line-of-sight from the center point of the mesh is set.
[0048]
The block information database 12b is a database that manages block information related to each block. Specifically, as shown in FIG. 5, the block information stores “block ID”, “block height”, “structure ID”, and “other attribute information” in association with each other.
[0049]
The “block ID” is information for uniquely identifying the block, and may be position information of the block. The “block height” is defined by the highest mesh height in the block.
[0050]
“Structure ID” is information for uniquely identifying a structure existing in the block. The “structure ID” is set with reference to “MAX structure information” and “substructure information” managed as mesh information. A plurality of “structure IDs” may be set as the block information.
[0051]
In “other attribute information”, information such as land use data in the block is set.
[0052]
The transmission point side line-of-sight structure database 12c is a database that manages the transmission point side line-of-sight structure searched by the transmission point side line-of-sight structure searching unit 13. The reception point side line-of-sight structure database 12d is a database that manages the reception point side line-of-sight structure searched by the reception point side line-of-sight structure searching unit 14. The terrain / structure database 12e is a database that manages information related to terrain and structures in an area where reception characteristics can be estimated.
[0053]
Using the mesh information and the block information, the transmission point side structure searching unit 13 searches for the transmission point side line of sight structure, and the reception point side structure searching unit 14 searches for the reception point side line of sight structure. It is configured as follows.
[0054]
The reception point side line-of-sight structure searching unit 14 may be configured such that the structure related to the “line-of-sight structure” managed as mesh information is the reception point side line-of-sight structure.
[0055]
A specific search method for the transmission point side line-of-sight structure and the reception point side line-of-sight structure will be described later.
[0056]
The calculation target structure extraction unit 15 determines reception characteristics from the transmission point side line-of-sight structure and the reception point side line-of-sight structure searched by the transmission point side structure search part 13 and the reception point side structure search part 14. The transmission point side line-of-sight structure and the reception point side line-of-sight structure considered when tracing the estimated ray path are extracted.
[0057]
The calculation target structure extraction unit 15 uses the transmission point side line-of-sight structure and the reception point side line-of-sight structure used in the above-described trace calculation according to predetermined threshold values such as a height threshold value and a delay time threshold value. It may be configured to limit.
[0058]
The ray trace calculation unit 16 determines the ray path from the base station BS to the mobile station MS when only the transmission point side line-of-sight structure and the reception point side line-of-sight structure extracted by the calculation target structure extraction unit 15 are considered. To be traced.
[0059]
Further, the ray trace calculation unit 16 divides the transmission point side line-of-sight structure and the reception point side line-of-sight structure extracted by the calculation target structure extraction unit 15 into planes and edges, respectively, so that a predetermined number or less of surfaces and edges are obtained. When the ray path is traced considering only the obtained combination, and there is a structure that prevents the ray from progressing on the traced ray path, at the top of the structure The ray may be configured to be traced again as the ray is diffracted.
[0060]
The reception characteristic evaluation value calculation unit 17 calculates an evaluation value indicating a reception characteristic for a ray that has arrived at the mobile station MS via a ray path obtained by tracing by the ray trace calculation unit 16. Here, the evaluation value indicating the reception characteristic includes a propagation loss (received power), a propagation delay profile (delay spread), an arrival direction profile (angle spread), and the like.
[0061]
(Operation of the reception characteristic estimation apparatus according to this embodiment)
An operation in which the reception characteristic estimation apparatus 10 according to the present embodiment estimates the reception characteristic of a ray in the mobile station MS will be described with reference to FIG.
[0062]
As shown in FIG. 6, in step 1001, an estimation target area where the reception characteristics of a ray in the mobile station MS are to be estimated is specified via the setting unit 11 of the reception characteristic estimation apparatus 10.
[0063]
In step 1002, the database management unit 12 divides all the estimation target areas into a plurality of meshes, and in step 1003, refers to the terrain / structure database 12e to generate (acquire) mesh information related to each mesh. And stored in the mesh information database 12a.
[0064]
In step 1004, the database management unit 12 collectively blocks a plurality of adjacent meshes. In step 1005, the database management unit 12 refers to the mesh information database 12a to generate (acquire) block information related to each block, thereby generating a block information database. 12b.
[0065]
In step 1006, the database management unit 12 sets the assumed antenna height of the mobile station MS and exists within the line-of-sight from the center point of the mesh with reference to the height obtained by adding the mesh height to the antenna height. The structure is searched from all the meshes, and the ID of the searched structure is added to the mesh information database 12a.
[0066]
Steps 1001 to 1006 are preprocessing for estimating the reception characteristics of the ray in the mobile station MS.
[0067]
In step 1007, the estimation target base station BS specified via the setting unit 11 of the reception characteristic estimation apparatus 10 is specified (arranged). In step 1008, the transmission point side line-of-sight structure searching unit 13 performs mesh information. The transmission point side line-of-sight structure is searched with reference to the database 12a and the block information database 12b. Hereinafter, a specific transmission point side line-of-sight structure searching method will be described with reference to FIGS.
[0068]
As shown in FIG. 7, in step 2001, the transmission point side line-of-sight structure searching unit 13 searches for a search range R centered on the base station BS to be estimated._BAll the blocks are extracted (see FIG. 8A).
[0069]
In step 2002, the transmission point side line-of-sight structure searching unit 13 sorts all the extracted blocks based on the line-of-sight from the base station BS.
[0070]
In step 2003, the transmission point side line-of-sight structure searching unit 13 determines whether or not the block heights of all the blocks are the same as the dummy level. If it is determined that the block heights of all the blocks are the same as the dummy level, this operation ends. Otherwise, the operation proceeds to step 2004. It is assumed that the initial value of the dummy level is “0”.
[0071]
In step 2004, the transmission point side line-of-sight structure searching unit 13 determines that the block B has the maximum angle of sight from the base station BS._maxTo extract. In the example of FIG. 8B, the block B12 is extracted.
[0072]
In step 2005, the transmission point side line-of-sight structure searching unit 13_maxWithin the mesh M with the largest possible angle from the base station BS_maxTo extract.
[0073]
In step 2006, the transmission point side line-of-sight structure searching unit 13 refers to the mesh information database 12a to determine the mesh M._maxIt is determined whether or not there is a structure inside.
[0074]
Mesh M_maxIf it is determined that there is a structure, the transmission point side line-of-sight structure searching unit 13 registers the structure as “transmission point side line-of-sight structure” in the transmission point side line-of-sight structure database 12c in step 2007. To do.
[0075]
In step 2008, the transmission point side line-of-sight structure searching unit 13 sets the search range R_BWithin block B_MAXThe block height of a block that exists further away and is out of line of sight due to the transmission point side line-of-sight structure (in the example of FIG. 8B, blocks B13, B14, and B15) is changed to a dummy level (that is, 0). .
[0076]
In step 2009, the transmission point side line-of-sight structure searching unit 13 changes the mesh height of the mesh that is out of line of sight due to the transmission point side line-of-sight structure to the dummy level in the block whose block height is not set to the dummy level. . Here, by changing the mesh height of the mesh, if necessary, the block field block height where the block height has not been changed to the dummy level is changed.
[0077]
In step 2010, the transmission point side line-of-sight structure searching unit 13 changes the mesh height of the mesh constructing the transmission point side line-of-sight structure to a dummy level.
[0078]
Thereafter, the operation returns to Step 2002. In the example of FIG. 8B, the block B11 is registered in the transmission point side line-of-sight structure database 12c as “transmission point side line-of-sight structure” by the operations of the following steps 2002 to 2010.
[0079]
On the other hand, in step 2006, mesh M_maxIf it is determined that no structure exists in the transmission point side, the transmission point side line-of-sight structure searching unit 13 determines in block 2011 that the block B_maxInside, mesh M_maxConstruct a mesh group mg composed of meshes having the same mesh height.
[0080]
In step 2012, the transmission point side line-of-sight structure searching unit 13 sets the search range R_BWithin block B_MAXThe block height of a block that exists farther and is out of sight by the mesh group mg is changed to a dummy level.
[0081]
In step 2013, the transmission point side line-of-sight structure searching unit 13 changes the mesh height of the mesh that is out of line-of-sight by the mesh group mg to the dummy level in the block where the block height is not set to the dummy level. Here, by changing the mesh height of the mesh, if necessary, the block field block height where the block height has not been changed to the dummy level is changed.
[0082]
In step 2014, the transmission point side line-of-sight structure searching unit 13 changes the mesh height of the mesh constituting the mesh group mg to a dummy level.
[0083]
Returning to FIG. 6, in step 1009, the estimation target mobile station MS specified via the setting unit 11 of the reception characteristic estimation apparatus 10 is specified (arranged), and in step 1010, the reception point side line-of-sight structure searching unit. 14 extracts from the mesh information database 12a the structure related to the “line-of-sight structure ID” of the mesh information related to the mesh in which the mobile station MS is arranged as the “reception point-side line-of-sight structure”, and receives the reception point-side line-of-sight Register in the structure database 12d.
[0084]
In step 1011, the calculation target structure extraction unit 15 extracts the transmission point side line-of-sight structure and the reception point side line-of-sight structure from the transmission point side line-of-sight structure database 12c and the reception point-side line-of-sight structure database 12d. In step 1012, only the transmission point side line-of-sight structure and the reception point side line-of-sight structure satisfying preset threshold values (height threshold value and delay time threshold value) are set as actual trace calculation target structures. To do.
[0085]
Referring to FIG. 9, the transmission point side line-of-sight structure and the reception point side line-of-sight structure to be considered in the above-described trace calculation are limited based on the “height threshold value” and the “delay time threshold value”. The method of performing will be specifically described.
[0086]
The ellipse shown in FIG. 9 is defined by setting the delay time threshold value Δt. That is, the transmission point side line-of-sight structure and the reception point side line-of-sight structure considered in the trace calculation are limited to those existing in the ellipse.
[0087]
The ellipse is focused on the base station BS and the mobile station MS, and the propagation distance of rays (radio waves) from the base station BS to the mobile station MS is “L = L₀+ Δt × C ”. Where L₀Indicates the distance between the base station BS and the mobile station MS, and C indicates the speed of light. Note that the trace calculation is performed in a horizontal plane.
[0088]
In addition, the calculation target structure extraction unit 15 actually uses the height threshold value of the structure to be considered from the transmission point side line-of-sight structure and the reception point side line-of-sight structure existing in the ellipse. The structure to be traced is extracted. For example, the calculation target structure extraction unit 15 can extract a structure having a height threshold value or more as a structure to be considered.
[0089]
In step 1013, the ray trace calculation unit 16 sets all the transmission point side line-of-sight structures and reception point side line-of-sight structures subjected to the trace calculation to “surface (points that cause reflection)” and “edge (causes diffraction). Point) ”. In addition, the ray tracing operation unit 16 refers to the calculation condition (maximum number of reflections / diffractions) and derives a predetermined number or less of surface and edge combinations. The predetermined number is defined by calculation conditions.
[0090]
In step 1014, the ray trace calculation unit 16 traces the ray path by the imaging method in consideration of only the combination of the above-described surface and edge.
[0091]
In step 1015, the ray trace calculation unit 16 determines whether or not a traced ray path exists, that is, determines whether or not there is a structure that prevents the progress of the ray on the traced ray path. In other words, the ray trace calculation unit 16 determines whether or not the traced ray path reaches the reception point from the transmission point with the desired number of reflections and diffractions.
[0092]
If the result is affirmative, the operation proceeds to step 1017. If the result is negative, the operation proceeds to step 1016.
[0093]
In step 1016, the ray trace calculation unit 16 traces the ray path again, assuming that the ray is diffracted at the upper part of the structure that prevents the ray from proceeding (hereinafter referred to as an intermediate structure). In other words, the ray trace calculation unit 16 performs retrace of the ray path by the simple diffraction point with respect to the ray path determined to require transmission by the intermediate structure. Hereinafter, a method for re-tracing the ray path will be described in detail with reference to FIG.
[0094]
In general, ray paths that are traced only to a transmission point side line-of-sight structure and a reception point side line-of-sight structure are rejected in the determination of the existence of the ray path unless transmission through the structure on the way is taken into consideration. The probability is very high.
[0095]
In the propagation of rays when both the base station BS and the mobile station MS exist outdoors, generally, the direction of a diffracted wave diffracted on the roof of the same structure rather than a transmitted wave that passes through the inside of the structure. However, the contribution to the evaluation value indicating the reception characteristic is large.
[0096]
Therefore, in this embodiment, when the ray path obtained from the initial trace is determined as a rejection candidate in the existence determination, the ray path is traced again so as to be diffracted on the rooftop (upper part) of the structure in the middle. Execute.
[0097]
Specifically, as shown in FIG. 10, first, the ray trace calculation unit 16 determines the existence of a ray path for the ray path obtained by the initial trace.
[0098]
Secondly, the ray trace calculation unit 16 determines a transmission point (initial transmission point) in the structure when an intermediate structure (a structure that prevents the progress of the ray) is detected from the presence determination result. Find for convenience.
[0099]
Thirdly, the ray trace calculation unit 16 vertically moves the initial transmission point to the rooftop edge of the structure to obtain a simple diffraction point.
[0100]
Fourth, the ray trace calculation unit 16 fixes the simple diffraction point and corrects the reflection point and the position of the diffraction point obtained by the initial trace so as to satisfy the reflection condition and the diffraction condition.
[0101]
Fifth, the ray trace calculation unit 16 retraces the ray path from the base station BS to the mobile station MS via the corrected reflection point, the corrected diffraction point, and the simple diffraction point.
[0102]
In step 1017, the reception characteristic evaluation value calculation unit 17 calculates an evaluation value indicating reception characteristics (for example, reception power, delay spread, and the like) for a ray that has arrived at the mobile station MS via the traced ray path. .
[0103]
(Operation and effect of the reception characteristic estimation apparatus according to the present embodiment)
According to the reception characteristic estimation apparatus according to the present embodiment, the ray path from the base station BS to the mobile station MS is traced considering only the transmission point side line-of-sight structure and the reception point side line-of-sight structure. Speeding up of simple arithmetic processing can be achieved.
[0104]
Further, according to the reception characteristic estimation device according to the present embodiment, a transmission point side line-of-sight structure and a reception point side line-of-sight structure used for tracing are set to predetermined threshold values (for example, a height threshold value, Since the processing is further limited by a delay time threshold value or the like, it is possible to further speed up the arithmetic processing.
[0105]
In addition, according to the reception characteristic estimation device according to the present embodiment, a structure that prevents a ray from traveling on a ray path traced considering only the transmission point side line-of-sight structure and the reception point side line-of-sight structure ( When there is an intermediate structure), the ray is traced again as if the ray passes through the upper part of the structure (simple diffraction point) by diffraction. Be realistic.
[0106]
Further, according to the reception characteristic estimation apparatus according to the present embodiment, mesh information and block information are stored in a database in advance, and the transmission point side line-of-sight structure searching unit and the reception point side line-of-sight structure are searched using the database. Therefore, it is possible to speed up the arithmetic processing.
[0107]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, in the reception characteristic estimation using the imaging method, the reception characteristic estimation apparatus and the reception characteristic estimation capable of greatly reducing the amount of calculation processing while maintaining high estimation accuracy. A method can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram for explaining the concept of ray tracing in a reception characteristic estimation apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a functional block diagram of a reception characteristic estimation apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram for explaining meshes and blocks used in a reception characteristic estimation apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing the contents of mesh information managed by a mesh information database of the reception characteristic estimation apparatus according to the embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram showing the contents of block information managed by a block information database of the reception characteristic estimation apparatus according to the embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a flowchart showing an operation of the reception characteristic estimation apparatus according to the embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a flowchart illustrating an operation of searching for a transmission point side line-of-sight structure or a reception point side line-of-sight structure in the reception characteristic estimation device according to the embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a diagram for explaining an operation of searching for a transmission point side line-of-sight structure or a reception point side line-of-sight structure in the reception characteristic estimation device according to the embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a diagram for explaining an operation of limiting a transmission point side line-of-sight structure or a reception point side line-of-sight structure used for tracing a ray path in the reception characteristic estimation device according to the embodiment of the present invention; .
FIG. 10 is a diagram for explaining an operation of retrace the ray path in the reception characteristic estimation apparatus according to the embodiment of the present invention;
FIG. 11 is a diagram for explaining a reception characteristic estimation method by a conventional ray tracing method;
FIG. 12 is a diagram for explaining a conventional imaging method.
FIG. 13 is a diagram for explaining a conventional ray launching method;
[Explanation of symbols]
BS ... Base station
MS ... mobile station
10: Reception characteristic estimation device
11 ... Setting section
12 ... Database management department
12a ... Mesh information database
12b ... Block information database
12c: Transmission point side line-of-sight structure database
12d: Receiving point side view structure database
12e ... Topography and structure database
13 ... Transmission point side structure searching unit
14. Reception point side structure search unit
15 ... Calculation target structure extraction unit
16: Ray-trace calculation unit
17. Reception characteristic evaluation value calculation unit

Claims

A reception characteristic estimation device for estimating a reception characteristic at a reception point of a radio wave radiated from a transmission point,
A transmission point side line-of-sight search unit for searching a transmission point side line-of-sight structure that is a structure existing within line-of-sight from the transmission point; and
A receiving point side line-of-sight structure searching unit for searching for a receiving point side line-of-sight structure that is a structure existing within the line-of-sight from the reception point;
A trace calculation unit that traces the path of the radio wave from the transmission point to the reception point when considering only the transmission point side line-of-sight structure and the reception point side line-of-sight structure;
A reception characteristic evaluation value calculating unit that calculates an evaluation value indicating the reception characteristic of the radio wave that has arrived at the reception point via the radio wave path obtained by the trace; Estimating device.

The reception characteristic according to claim 1, wherein the trace calculation unit limits the transmission point side line-of-sight structure and the reception point side line-of-sight structure used for the trace based on a predetermined threshold value. Estimating device.

The trace calculation unit
The transmission point side line-of-sight structure and the reception point side line-of-sight structure are each divided into a surface and an edge, and a combination of a predetermined number or less of surfaces and edges is obtained.
Trace the path of the radio wave considering only the combination,
When there is a structure that obstructs the progress of the radio wave on the traced path of the radio wave, the radio wave path is traced again on the assumption that the radio wave is diffracted on the upper part of the structure. The reception characteristic estimation apparatus according to claim 1 or 2.

For each of a plurality of meshes obtained by dividing the estimation target area of the reception characteristics, a mesh information management unit that manages the mesh height indicating the height of the highest structure existing in the mesh as mesh information,
The transmission point side line-of-sight structure searching unit and the reception point side line-of-sight structure searching unit use the mesh information to search the transmission point side line-of-sight structure and the reception point side line-of-sight structure, respectively. The reception characteristic estimation apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the reception characteristic estimation apparatus is characterized.

A block information management unit that manages a block height indicating the highest mesh height in the block as block information for each block in which a plurality of meshes are collected,
The transmission point side line-of-sight structure searching unit and the reception point side line-of-sight structure searching unit search for the transmission point side line-of-sight structure and the reception point-side line-of-sight structure, respectively, using the block information. 5. The reception characteristic estimation apparatus according to claim 4, wherein

The mesh information management unit searches for structures existing within the line of sight from each mesh based on a height obtained by adding the height of the reception point to the mesh height, and adds it to the mesh information.
5. The reception point side line-of-sight structure searching unit, wherein a structure existing within line-of-sight from the mesh managed as the mesh information is the reception point side line-of-sight structure. 5. The reception characteristic estimation device according to 5.

A reception characteristic estimation method for estimating reception characteristics at a reception point of radio waves radiated from a transmission point,
Searching for a transmission point side line-of-sight structure that is a line-of-sight structure from the transmission point;
Searching a receiving point side line-of-sight structure that is a structure within line-of-sight from the reception point;
Tracing the path of the radio wave from the transmission point to the reception point when considering only the transmission point side line-of-sight structure and the reception point side line-of-sight structure;
And a step of calculating an evaluation value indicating the reception characteristic of the radio wave that has arrived at the reception point via the radio wave path obtained by the tracing.